Концептуальные основы информационных процессов.

Введение

В настоящее время в России по-новому оценивают потенциал информационных технологий. Проявляется значительный общественный интерес к происходящим изменениям в информационных технологиях. Важное место в этих бесспорно положительных процессах занимает федеральная целевая программа «Электронная Россия (2002-2010 года)» [13]. Одной из основных задач которой является расширение подготовки специалистов по информационным технологиям и квалифицированных пользователей.

Основой решения многих теоретических проблем по созданию новых более совершенных информационных технологий является теория информации, представляющая возможности для комплексного информационного рассмотрения сложных систем. Создание общей теории информации позволяет подходить к анализу и синтезу систем с единых позиций. При этом современная теория информации базируется на статистических (вероятностных) принципах. Последнее объясняется, во-первых, тем, что сигналы, несущие информацию, всегда являются случайными функциями времени, и, во-вторых, тем, что требование максимальной дальности действия современных радиосистем при минимальных энергетических и прочих материальных затратах не позволяет игнорировать влияние помех, представляющих, как правило, также случайные процессы.

Современная статистическая теория связи, начало которой положено фундаментальными работами К.Шеннона и В.А.Котельникова, использует совершенные математические методы для синтеза и оценки качества самых разнообразных информационных систем.

Организация обмена информацией в современном мире приобретает все большее значение, прежде всего, как условие успешной практической деятельности людей. Объем информации, необходимой для нормального функционирования современного общества, растет примерно пропорционально квадрату развития производительных сил. Доля рабочей силы, занятой вопросами обеспечения информацией, в развитых странах начинает превышать долю рабочей силы, занятой непосредственно в сфере производства. Это и оптимизация и автоматизация информационно-телекоммуникационных технологий позволит повысить эффективность функционирования экономики страны и высвободить значительные трудовые ресурсы.

О понятии «Информация» [1,2]

Понятие «информация» является центральным понятием кибернетики. Оно используется и в теории информации, хотя основным понятием классической теории информации следует признать «количество информации», смысла которого коснемся несколько позже.

Имеется множество определений понятия информации от наиболее общего философского (информация есть отражение реального мира) до наиболее узкого практического (информация есть все сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования).

При конкретизации понятия «информация» имеют место расхождения по ряду существенных вопросов: информация – это свойство индивидуального объекта (процесса) или результат взаимодействия объектов (процессов)? Присуща ли информация всем видам материи или лишь определенным образом организованной материи? Существует ли информация в любых процессах или возникает только в процессах управления? Выдвинутое академиками Глушковым В.М. и Колмогоровым А.Н., а также английским философом Эшби понятие информация как характеристики внутренней организованности материальной системы (по множеству состояний, которые она может принимать) позволяет оценивать потенциальные возможности систем независимо от процесса передачи или восприятия информации. Здесь подчеркивается мысль о том, что информация существует независимо от того, воспринимается она или нет. Однако, справедливо отмечается, что информация проявляется только при взаимодействии объектов (процессов).

Противоречия не возникает, если информацию рассматривать как свойство объекта в потенциальном смысле – свойство, которое проявляется лишь при взаимодействии объектов (процессов).

Весьма распространенным является также мнение о том, что информация присуща лишь определенным образом организованной материи, в которой возможны процессы управления. Сторонники этой точки зрения под информацией подразумевают только то, что воспринято и осмыслено, т.е. то, что целесообразно использовать для управления. Нетрудно заметить, что вопрос о существовании информации здесь неправомерно отождествляется с вопросом о способности объекта к восприятию и использованию информации. При таком подходе легко сойти на позиции субъективизма, ставящего объективно существующее в зависимость от воспринимающего субъекта.

При всех различиях в трактовке понятия информации, бесспорно то, что проявляется информация всегда в материально-энергетической форме в виде сигналов. Информацию, представленную в формализованном виде, позволяющем осуществить ее обработку с помощью технических средств, называют данными.

1.2. Виды и свойства информации [2].

Среди различных видов информации мы выделим два: биологическую и социальную. Под биологической информацией понимают такую информацию, которая обеспечивает жизнедеятельность отдельно взятого живого организма. К разновидности биологической информации относят генетическую информацию,обеспечивающую сохранение вида. Материальными носителями биологической информации являются высокомолекулярные химические соединения, сигналы химической и электрохимической природы.

Социальная информация неразрывно связана с практической деятельностью человека, поэтому можно выделить столько типов и разновидностей, сколько имеется видов деятельности человека. Примерами могут служить политическая, эстетическая, этическая, экономическая, технологическая, измерительная, научно-техническая информация. Возможны различные классификации по различным признакам.

Приведем в качестве примера одну из таких классификаций социальной информации, согласно которой выделяется дваосновных класса: массовая(общая) и специальнаяинформация.

Массовая информация – социальная информация, адресованная всем членам общества независимо от их положения и рода занятий.

Специальная информация адресована не всем членам общества, а определенным социальным группам (например, ученым данной специальности, экономистам, рабочим некоторой профессии и т.д.). Для восприятия этой информации необходим первоначальный запас специальных знаний и владение профессиональным языком. Укажем некоторые, наиболее важные разновидности специальной социальной информации.

1. Научная информацияполучается в результате научно-исследовательской деятельности. Научную информацию можно определить как передаваемое в информационном процессе научное знание. Научная информация, как и научное знание, является результатом абстрактно-логического мышления и адекватно отражает объективные закономерности, явления и процессы реального мира, общества и духовной деятельности людей; она должна быть получена научными методами, обеспечивающими истинность знания.

2. Техническая информация создается в сфере техники и предназначена для решения технических задач (разработка новых технических изделий, материалов, технологических процессов и т.п.).

Структура и свойства научной и технической информации весьма близки, поэтому эти два вида часто объединяют термином «научно-техническая информация». Однако, различая науку и технику как сферы общественного производства, мы должны различать и информационные процессы, характерные для этих сфер, в частности документы, предназначенные для техники (патенты, стандарты, конструкторская документация) или преимущественно для науки (отчеты о научно-исследовательских работах, монографии, теоретические журналы, сборники научных трудов и т.д.).

3. Технологическая информация непосредственно используется в сфере материального производства для создания материальных благ (пищи, одежды, машин и т.д.).

4. Планово-экономическая информацияо состоянии и перспективах развития народного хозяйства используется для планирования управления общественным производством.

Информация обладает некоторыми общими для всех ее видов свойствами. Важными свойствами информации являются структурированность и ценность.

Структурированность информации – это свойство, которое позволяет рецептивной системе выделять информацию из физических процессов или объектов, воспринимать некоторые явления внешнего мира как сигналы. В соответствии с этим свойством в любом сигнале выделяются его структурные, идентифицирующие и информативные параметры. Структурирование информации происходит параллельно с формированием модели внешнего мира, а зачастую является первым этапом в научных исследованиях.

Свойство структурированности информации наглядно проявляется в тексте, написанном, например, на естественном языке. Текст можно рассматривать как цепочку символов, в которой порядковый номер символа является дискретным структурным параметром, а элемент цепочки – символ, принимающий одно из возможных значений из некоторого известного набора символов,- является информативным параметром.

Ценность информации выражается в таких понятиях, как содержательность, своевременность, полнота, достоверность, оперативность.

1.3. Этапы обращения информации [1].

В инфокоммуникационных системах роль информации условно можно ограничить двумя факторами: 1) эмоциональным воздействием на человека; 2) выработкой управляющих воздействий в чисто технических и человеко-машинных системах.

При обращении информации в системах можно выделить отдельные этапы [1]. Так как материальным носителем информации является сигнал, то реально это будут этапы обращении и преобразования сигналов (рис.1.1.).

Рис.1.1.

На этапе восприятия информации осуществляется целенаправленное извлечение и анализ информации о каком-либо объекте (процессе), в результате чего формируется образ объекта, проводятся его опознание и оценка. При этом необходимо отделить интересующую вас в данном случае информацию от мешающей (шумов), что в ряде случаев связано со значительными трудностями. Простейшим видом восприятия является различие двух противоположных состояний: наличия («да») и отсутствия («нет»), более сложным – измерение.

На этапе подготовки информации проводятся такие операции, как нормализация, аналого-цифровое преобразование, шифрование. Иногда этот этап рассматривается как вспомогательный на этапе восприятия. В результате восприятия и подготовки получается сигнал в форме, удобной для передачи или обработки.

На этапах передачи и хранения информация пересылается либо из одного места в другое, либо от одного момента времени до другого. Поскольку теоретические задачи, возникающие на этих этапах, близки друг другу, этап хранения информации часто в самостоятельный этап не выделяется. При этом передача информации получает более широкое толкование. Для передачи на расстояние используются каналы различной физической природы, самыми распространенными из которых являются электрические и электромагнитные. В последнее десятилетие получил признание также перспективный оптический канал. Для хранения информации используются в основном полупроводниковые и магнитные носители. Извлечение сигнала на выходе канала, подверженного действию шумов носит характер вторичного восприятия.

На этапах обработки информации выявляются ее общие и существенные взаимозависимости, представляющие интерес для системы. Преобразование информации на этапе обработки (как и на других этапах) осуществляется либо средствами информационной техники, либо человеком. Если процесс обработки формализуем, он может выполняться техническими средствами. В современных сложных системах эти функции возлагаются на ЭВМ и микропроцессоры. Если процесс обработки не поддается формализации и требует творческого подхода, обработка информации осуществляется человеком. В системах управления важнейшей целью обработки является решение задачи выбора управляющих воздействий (этап принятия решения).

Этап отображения информации должен предшествовать этапам, связанным с участием человека. Цель этапа отображения – предоставить человеку нужную ему информацию с помощью устройств, способных воздействовать на его органы чувств.

На этапе воздействия информация используется для осуществления необходимых изменений в системе.

1.4. Информационные системы [1].

Совокупность средств информационной техники и людей, объединенных для достижения определенных целей или для управления, образуют информационную систему, к которой по мере надобности подключаются абоненты (люди или устройства), поставляющие и использующие информацию.

Информационные системы, действующие без участия человека,называют автоматическими. За человеком в таких системах остаются функции контроля и обслуживания.

Информационные системы (включая и автоматизированные) нашли широкое применение во всех отраслях народного хозяйства в первую очередь как информационно-справочные и информационно-советующие системы, системы управления технологическими процессами и коллективами людей. Большинство из них являются локальными системами и функционируют на уровне предприятий и учреждений. В настоящее время происходит интенсивный процесс интеграции таких систем в системы производственных объединений и далее – в отраслевые и ведомственные системы.

Системы более высокого уровня становятся территориально рассредоточенными, иерархичными как по функциональному принципу, так и по реализации их техническими средствами. Обеспечение взаимодействия территориально рассредоточенных систем требует протяженных высокоскоростных и надежных каналов связи, а увеличение объема обрабатываемой информации – ЭВМ высокой производительности. Это привело к необходимости коллективного использования дорогостоящих средств автоматизации (ЭВМ и линий связи) и обрабатываемой информации (банков и баз данных). Техническое развитие, как самих электронных вычислительных машин, так и средств связи позволило решить эту проблему путем перехода к созданию распределенных инфокоммуникационных сетей коллективного пользования.

Централизация различных видов информации в одной сети дает возможность использовать ее для решения широкого спектра задач, связанных с административным управлением, планированием, научными исследованиями, конструкторскими разработками, технологией производства, снабжением, учетом и отчетностью.

Уже сегодня использование Internet позволяет отказаться от многих традиционных форм массового общения, таких, как телефон, телеграф, почта, отдельные справочные службы и, кроме этого, является информационной поддержкой для преподавателей и студентов.

Наиболее распространенными информационными системами являются системы, обеспечивающие передачу информации из одного места в другое (системы связи) и от одного момента времени до другого (системы хранения информации). Обе разновидности систем передачи информации имеют много общего в принципиальных вопросах обеспечения эффективности функционирования. Их применяют как самостоятельные системы и как подсистемы в составе любых более сложных информационных систем.

Последующее изложение будем вести в основном применительно к системам связи, подразумевая возможность интерпретации основных понятий и выводов к другим информационным системам.

1.5. Система передачи информации [1].

Любая система связи есть система передачи. Структурная схема типовой системы связи приведена на рис.1.2.